人类从外界获得的信息,大多数都是通过眼睛得到的。有研究表明,视觉获得的感知信息占人对外界感知信息的80%。人类视觉细胞数量的数量级大约为108,是听觉细胞的300多倍,是皮肤感觉细胞的100多倍。
从20世纪60年代开始,人们着手研究机器人视觉系统。一开始,视觉系统只能识别平面上的类似积木的物体。到了20世纪70年代,视觉系统已经可以认识某些加工部件,也能认识室内的桌子、电话等物品了。当时的研究工作虽然进展很快,却无法用于实际,这是因为视觉系统的信息量极大,处理这些信息的硬件系统十分庞大,花费的时间也很长。
随着大规模、超大规模集成电路技术的发展,计算机内存的体积不断缩小,价格急剧下降,速度不断提高,视觉系统也因此走向了实用化。进入20世纪80年代后,由于微计算机的飞速发展,实用的视觉系统已经进入各个领域,其中用于机器人视觉系统的数量也很多。
机器人视觉与文字识别或图像识别的区别在于,机器人视觉系统一般需要处理三维图像,不仅需要了解物体的大小、形状,还要知道物体之间的关系,即要掌握机器人能够作业的空间感。为了实现这一目标,要克服很多困难,因为视觉传感器只能得到二维图像,那么从不同角度来看同一物体,就会得到不同的图像。光源的位置和强度不同,得到的图像的明暗程度与分布情况也不同;实际的物体虽然互不重叠,但是从某一个角度看,却能得到重叠的图像。为了解决这个问题,人们采取了很多措施,并在不断地研究新的方法。
视觉传感器具有检验面积大、目标位置准确、方向灵敏度高等特点,因此在工业机器人中应用广泛。表5-2所示为工业机器视觉系统的应用领域。(www.xing528.com)
表5-2 工业机器视觉系统的应用领域
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